waters的各种检测器
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检测器
Waters LC School 培训教材
对检测器的要求
高灵敏度 可重现的设置 合适的带宽 快速或可变的时间常数 宽的线性响应 容易使用及保养 自我诊断功能
检测器的种类
996
电化学
示差折光 光电二极管矩阵 其他∶放射性、 其他 ∶ 放射性 、 质谱 热能、 热能 、 LALLS 蒸发质量、 蒸发质量 、 粘度 可调波长紫外/ 可调波长紫外 /可见
1
0
背景吸收
0 Concentration
示差折光效应
示差折光效应的危害
产生假的紫外吸收变化∶
定量误差，光谱图不准确 梯度时严重的基线漂移
梯形池设计（曾用于440/441， 490及486检测器）
最初的专利设计
这是示差折 光效应的一个例 子，光从一个介 质到另一个介质 发生折射现象
Waters 2487 检测器
电导检测器
Conductivity Detector
流动相的电导
流动相加样品的电导
432的操作 Waters 432的操作
根据流动相的本底电导设定基础电压 电导检测器是温度敏感检测器，注意恒温 电导检测器是压力敏感检测器，注意选用 无压力波动的溶剂输送系统
用一般色谱泵时注意，如 系统反压低1000psi时，加 额外的压力阻尼装置
灵敏度及分辨率 的同时提高
分辨率：1.2nm 噪音：±1.5×10-5AU
996与传统光学单元的比较 996与传统光学单元的比较
示差折光效应的影响
从硬件上消除示差折光效应
带来的好处
不损失灵敏度及 分辨率 不会因错选参比 波长而损失色谱 及光谱信息 只需设定如下参 数即可操作∶
波长范围 分辨率 每秒采集的 光谱数
Waters 464 的操作
开机后，可在SELECT MODE下用蒉键选五种模式 之一
DC 直流模式，常用于高灵敏度检测 SCAN 扫描模式，可得到样品的电位 - 电流图 PULSE 脉冲模式，可优化某些样品的相应，如分析 离子，该模式下稳定性好而 灵敏度稍低 SYSTEM 模式，对仪器进 行设置 CALIBRATION 模式，对 仪器自检或校正
可编程∶ 时间 - 波长 时间 - 增益
在编程模式下(Program)
474的操作 474的操作
显示∶在一般(Normal)操作模式下，474有如下显示 显示∶在一般(Normal)操作模式下，474有如下显示 (Normal)操作模式下
显示474目前的操作模式，Normal、Program、Scan 显示当前荧光发射信号的强度 响应设置的大小，相当于滤波(Filter)常数 激发波长(nm) 发射波长(nm) 增益设置的大小，加在光电倍 增管上的电压，大时灵敏度高 Atten 衰减设置的大小，对10mV信号 的衰减，积分信号不起作用 键盘∶ 很多键有多个功能，需用Shift 键控制 Mode Signal Response EXλ EMλ Gain
410及2410的面板 Waters 410及2410的面板
显示 参数指示灯
410及2410操作： 410及2410操作：键盘及指示灯 操作
按下键盘上的某些键，会有相应的指示灯亮，分别表示∶ 按下键盘上的某些键，会有相应的指示灯亮，分别表示∶ %Full Scale 屏幕上的显示为记录仪输出满刻度量程 的百分比 SENS 屏幕上的显示为目前的灵敏度设置 SCALE FACTOR 屏幕上的显示为目前的刻度因子， 10mV 输出起作用 EXT1℃ / EXT2℃ 屏幕上的显示为外部柱温箱温度，或可 设置温度 INT℃ 屏幕上的显示为检测器内部温度 2ND FUNC 按下此键(蓝色)可选键上方指示的第二 功能，其指示灯在 ENTER键的旁边 REMOTE 表示410在其他控制器的控制下
不同种类流动池的比较
普通的圆柱形池
进口 出口
进口
梯形池
出口
进口
梯形狭缝池
出口
486的面板及操作 486的面板及操作
λ
按此键后可调波长
(190nm-600nm) 波长数值显示在面板下面一行
Display
按此键褉环改变面板上面一行显示的内容
Absorbance:吸光度 Reference:参比池的能量 Sample:样品池的能量
用于2487的消除示差折光效应的设计
专利的梯形狭缝设计，消除示差折光效应 同时；进一步提高灵敏度及线性范围
Waters 2487的其他特点：
双通道、高灵敏度 仪器内集成比色皿位置 多种功能，胜任更复杂的工作
MaxPlot，RatioPlot，灯优化软件等
梯形狭缝(TaperSlit )流动池
Patent applied for
注意∶最小检测限不是一个单纯的检测器指标。它实际上是评 价整个色谱系统的指标，包括了色谱系统、分离机理、色谱柱 在内的综合性指标，信噪比亦如此
紫外紫外-可见光检测器
基于样品池(S)中的样品对光产生吸收，有信号 差
如是可变波长检测器，还有分光系统(光珊) 流动池 光电二极管
灯
R S
样品入口 Hg Zn Cd D2 254 214 229 可可
波长 灵敏度
光电二极管矩阵检测器
简称∶PDA(Photodiode Array Detector) 兼顾紫外检测器及可见分光光度计的信息
在收集色谱图的同时，得到光谱图
色谱峰的纯度鉴定，色谱峰的确认 任意波长的再处理 对PDA的要求∶
色谱的灵敏度 光谱的灵敏度 光谱的分辨率
光电二极管矩阵检测器示意图
示差检测器的注意事项
不能做梯度实验 最大的池耐压是 100 psi 流速范围是 0.3 - 10 ml/min.
荧光检测器
Excitation filter Cell
LAMP
Emission filter
Photomultiplier
Fluorescence Detector 滤光片分类∶ 滤光片分类∶
电化学检测器
Electrochemical Detector
随着化合物被氧化或还詟，产生正比于浓度的电流
参比电极 工 工工 工 溶质被氧化或还詟
+
流动相) 电解液 (流动相 ) 辅助电极
-
Waters 464 的面板
464的面板有显示屏、键盘及指示灯
指示灯表示∶ Cell On:464在工作状态，电极上加了电压 Run:464在工作状态，不断测定池子的电流并输出 Potential Overload:不能保持电极上的电压，一般 是池及其连接部分有问题 Current Overload:电流超过满量程 Communication Error:目前不用 Shift:按下Shift键，这时可用第二功能
荧光 脉冲安培
电导
固定波长紫外 可编程紫外 /可见 可编程紫外/
衡量检测器的指标
灵敏度∶ S = △R / △Q
△R是检测器响应值的增量 △Q是样品量的增量
噪音∶ 没有样品时检测器的最大输出信号 漂移∶ 检测器在一段时间内响应值的变化 线性动态范围∶最大线性相应与最小检出限之比 最小检测限∶样品产生两或三倍于噪音信号时的浓度 信噪比∶S/N
2487的面板及操作 2487的面板及操作
单/双波长方式切 换，自动调零 运行/停止键
主屏幕
方法调用， A/B通道参数 显示切换 设置及诊断
选项移动键
分屏显示键
监视色谱图
回车键
第二功能键
2487的显示面板 2487的显示面板
通道 吸光度 灯开/关
Shift 开/关 单/双波长 键盘锁开/关 诊断开/关 自控/遥控 运行时间 下一画面
Shutter Cell Holographic Grating
D2 Lamp
Diode Array 512 Diodes 190 - 800 nm
Waters的光电二极管矩阵检测器 Waters的光电二极管矩阵检测器
全新的光路设计
不用聚光镜及 各种消色差镜， 以减少光路损失 反相梯形光束 流动池，用以消 除示差折光效应
4，重新校正波长 12，显示检测器(486)的版本号 13，显示及修改IEEE地址(2-29)，缺省值及非IEEE操作是0 15，正常参比及样品池位置 16，转换参比及样品池位置，常用于制备 20，设置关灯时间 21，设置积分输出的偏置 26，设置扫描参数∶起、止波长，步宽(nm)，停留时间 27，和26号参数一起工作，完成扫描
紫外检测器的溶剂影响
不同种类溶剂有其截 止波长 溶剂的质量好坏对其 截止波长有影响 为何溶剂质量不好?
含紫外吸收的杂质 溶解在其中的氧气 缓冲液溶质的紫外吸 收
200 220
乙 腈
甲 醇
240
260
背景吸收的影响
背景吸收减少 线性范围
2 1 Absorbance
理理理理
实实实实
许多溶剂产生 背景吸收
近通 Short pass -低于特定点的所有波长可以通过 远通 Long pass - 高于特定点的所有波长可以通过 带通 Band pass - 在特定范围内的所有波长可以通过
Waters 474 的特点
可调波长荧光检测器
双扫描∶发射波长及激发波长均可扫描
在扫描模式下(Scan)
高灵敏度∶水的RAMAN峰S/N大于200
同紫外检测器灵敏度有关的因素
信号强度(S)
从BEER定律可看出
样品的种类 样品浓度及进样的体积 检测池的长度
噪音 1AU
所使用的波长，检测器的 时间常数
.25AU 10% 1%
噪音(N)
流动相 S/N = 1/0.1=10 S/N = 0.25/0.01 = 25 所使用的波长，灯的能量 检测器的时间常数 非检测器因素 - 电噪音，泵脉动等
AUFS
调正满刻度量程
对积分输出无作用
Filter
调正滤波参数
常设为∶1.0
Auto Zero
自动调零
486的Diagnostics操作 486的Diagnostics操作
Diag.
按此键后，进入Diagnostics状态
面板下面一行显示∶ddd，按相应的数字可进行不同 的校正，常用的如下∶(详细参见操作手册)
With sample
S R
To Amplifier
410及2410的日常操作 Waters 410及2410的日常操作
调整检测器内、外(如有柱温箱)温度 以5ml/min的流速“purge”参比池五分钟
不接色谱柱！
视室温变化大小，需较长时间的平衡 参数设置按文献值或实验决定 通常410可以在白天结束工作 后不关机，节省第二天的平衡 时间，保持0.1到0.5ml/min的 流速
BEER定律 Beer's Law - BEER定律
光能量∶
P0 = 透过溶剂的光能量 P = 透过样品的光能量
A
B
光通量(透过率%)∶T=P/P0 吸光度∶ A = -log(T)= log(P0/P) 吸光度 = 单位吸光度 × 流动池长度 × 溶液浓度
即∶ A = abc
* 吸光度 AU 透过率 % * * * * 浓度 * * * * * 浓度
操作极为简便 不需费神选择参 比波长及其带宽
Waters 996 的操作
996需同2010一起工作
所有的操作在2010上完成
2010 996
示差折光检测器
Differential Refractive Index Detector
No sample
Baidu Nhomakorabea
S R
LAMP
LED or Incandescent
Waters LC School 培训教材
对检测器的要求
高灵敏度 可重现的设置 合适的带宽 快速或可变的时间常数 宽的线性响应 容易使用及保养 自我诊断功能
检测器的种类
996
电化学
示差折光 光电二极管矩阵 其他∶放射性、 其他 ∶ 放射性 、 质谱 热能、 热能 、 LALLS 蒸发质量、 蒸发质量 、 粘度 可调波长紫外/ 可调波长紫外 /可见
1
0
背景吸收
0 Concentration
示差折光效应
示差折光效应的危害
产生假的紫外吸收变化∶
定量误差，光谱图不准确 梯度时严重的基线漂移
梯形池设计（曾用于440/441， 490及486检测器）
最初的专利设计
这是示差折 光效应的一个例 子，光从一个介 质到另一个介质 发生折射现象
Waters 2487 检测器
电导检测器
Conductivity Detector
流动相的电导
流动相加样品的电导
432的操作 Waters 432的操作
根据流动相的本底电导设定基础电压 电导检测器是温度敏感检测器，注意恒温 电导检测器是压力敏感检测器，注意选用 无压力波动的溶剂输送系统
用一般色谱泵时注意，如 系统反压低1000psi时，加 额外的压力阻尼装置
灵敏度及分辨率 的同时提高
分辨率：1.2nm 噪音：±1.5×10-5AU
996与传统光学单元的比较 996与传统光学单元的比较
示差折光效应的影响
从硬件上消除示差折光效应
带来的好处
不损失灵敏度及 分辨率 不会因错选参比 波长而损失色谱 及光谱信息 只需设定如下参 数即可操作∶
波长范围 分辨率 每秒采集的 光谱数
Waters 464 的操作
开机后，可在SELECT MODE下用蒉键选五种模式 之一
DC 直流模式，常用于高灵敏度检测 SCAN 扫描模式，可得到样品的电位 - 电流图 PULSE 脉冲模式，可优化某些样品的相应，如分析 离子，该模式下稳定性好而 灵敏度稍低 SYSTEM 模式，对仪器进 行设置 CALIBRATION 模式，对 仪器自检或校正
可编程∶ 时间 - 波长 时间 - 增益
在编程模式下(Program)
474的操作 474的操作
显示∶在一般(Normal)操作模式下，474有如下显示 显示∶在一般(Normal)操作模式下，474有如下显示 (Normal)操作模式下
显示474目前的操作模式，Normal、Program、Scan 显示当前荧光发射信号的强度 响应设置的大小，相当于滤波(Filter)常数 激发波长(nm) 发射波长(nm) 增益设置的大小，加在光电倍 增管上的电压，大时灵敏度高 Atten 衰减设置的大小，对10mV信号 的衰减，积分信号不起作用 键盘∶ 很多键有多个功能，需用Shift 键控制 Mode Signal Response EXλ EMλ Gain
410及2410的面板 Waters 410及2410的面板
显示 参数指示灯
410及2410操作： 410及2410操作：键盘及指示灯 操作
按下键盘上的某些键，会有相应的指示灯亮，分别表示∶ 按下键盘上的某些键，会有相应的指示灯亮，分别表示∶ %Full Scale 屏幕上的显示为记录仪输出满刻度量程 的百分比 SENS 屏幕上的显示为目前的灵敏度设置 SCALE FACTOR 屏幕上的显示为目前的刻度因子， 10mV 输出起作用 EXT1℃ / EXT2℃ 屏幕上的显示为外部柱温箱温度，或可 设置温度 INT℃ 屏幕上的显示为检测器内部温度 2ND FUNC 按下此键(蓝色)可选键上方指示的第二 功能，其指示灯在 ENTER键的旁边 REMOTE 表示410在其他控制器的控制下
不同种类流动池的比较
普通的圆柱形池
进口 出口
进口
梯形池
出口
进口
梯形狭缝池
出口
486的面板及操作 486的面板及操作
λ
按此键后可调波长
(190nm-600nm) 波长数值显示在面板下面一行
Display
按此键褉环改变面板上面一行显示的内容
Absorbance:吸光度 Reference:参比池的能量 Sample:样品池的能量
用于2487的消除示差折光效应的设计
专利的梯形狭缝设计，消除示差折光效应 同时；进一步提高灵敏度及线性范围
Waters 2487的其他特点：
双通道、高灵敏度 仪器内集成比色皿位置 多种功能，胜任更复杂的工作
MaxPlot，RatioPlot，灯优化软件等
梯形狭缝(TaperSlit )流动池
Patent applied for
注意∶最小检测限不是一个单纯的检测器指标。它实际上是评 价整个色谱系统的指标，包括了色谱系统、分离机理、色谱柱 在内的综合性指标，信噪比亦如此
紫外紫外-可见光检测器
基于样品池(S)中的样品对光产生吸收，有信号 差
如是可变波长检测器，还有分光系统(光珊) 流动池 光电二极管
灯
R S
样品入口 Hg Zn Cd D2 254 214 229 可可
波长 灵敏度
光电二极管矩阵检测器
简称∶PDA(Photodiode Array Detector) 兼顾紫外检测器及可见分光光度计的信息
在收集色谱图的同时，得到光谱图
色谱峰的纯度鉴定，色谱峰的确认 任意波长的再处理 对PDA的要求∶
色谱的灵敏度 光谱的灵敏度 光谱的分辨率
光电二极管矩阵检测器示意图
示差检测器的注意事项
不能做梯度实验 最大的池耐压是 100 psi 流速范围是 0.3 - 10 ml/min.
荧光检测器
Excitation filter Cell
LAMP
Emission filter
Photomultiplier
Fluorescence Detector 滤光片分类∶ 滤光片分类∶
电化学检测器
Electrochemical Detector
随着化合物被氧化或还詟，产生正比于浓度的电流
参比电极 工 工工 工 溶质被氧化或还詟
+
流动相) 电解液 (流动相 ) 辅助电极
-
Waters 464 的面板
464的面板有显示屏、键盘及指示灯
指示灯表示∶ Cell On:464在工作状态，电极上加了电压 Run:464在工作状态，不断测定池子的电流并输出 Potential Overload:不能保持电极上的电压，一般 是池及其连接部分有问题 Current Overload:电流超过满量程 Communication Error:目前不用 Shift:按下Shift键，这时可用第二功能
荧光 脉冲安培
电导
固定波长紫外 可编程紫外 /可见 可编程紫外/
衡量检测器的指标
灵敏度∶ S = △R / △Q
△R是检测器响应值的增量 △Q是样品量的增量
噪音∶ 没有样品时检测器的最大输出信号 漂移∶ 检测器在一段时间内响应值的变化 线性动态范围∶最大线性相应与最小检出限之比 最小检测限∶样品产生两或三倍于噪音信号时的浓度 信噪比∶S/N
2487的面板及操作 2487的面板及操作
单/双波长方式切 换，自动调零 运行/停止键
主屏幕
方法调用， A/B通道参数 显示切换 设置及诊断
选项移动键
分屏显示键
监视色谱图
回车键
第二功能键
2487的显示面板 2487的显示面板
通道 吸光度 灯开/关
Shift 开/关 单/双波长 键盘锁开/关 诊断开/关 自控/遥控 运行时间 下一画面
Shutter Cell Holographic Grating
D2 Lamp
Diode Array 512 Diodes 190 - 800 nm
Waters的光电二极管矩阵检测器 Waters的光电二极管矩阵检测器
全新的光路设计
不用聚光镜及 各种消色差镜， 以减少光路损失 反相梯形光束 流动池，用以消 除示差折光效应
4，重新校正波长 12，显示检测器(486)的版本号 13，显示及修改IEEE地址(2-29)，缺省值及非IEEE操作是0 15，正常参比及样品池位置 16，转换参比及样品池位置，常用于制备 20，设置关灯时间 21，设置积分输出的偏置 26，设置扫描参数∶起、止波长，步宽(nm)，停留时间 27，和26号参数一起工作，完成扫描
紫外检测器的溶剂影响
不同种类溶剂有其截 止波长 溶剂的质量好坏对其 截止波长有影响 为何溶剂质量不好?
含紫外吸收的杂质 溶解在其中的氧气 缓冲液溶质的紫外吸 收
200 220
乙 腈
甲 醇
240
260
背景吸收的影响
背景吸收减少 线性范围
2 1 Absorbance
理理理理
实实实实
许多溶剂产生 背景吸收
近通 Short pass -低于特定点的所有波长可以通过 远通 Long pass - 高于特定点的所有波长可以通过 带通 Band pass - 在特定范围内的所有波长可以通过
Waters 474 的特点
可调波长荧光检测器
双扫描∶发射波长及激发波长均可扫描
在扫描模式下(Scan)
高灵敏度∶水的RAMAN峰S/N大于200
同紫外检测器灵敏度有关的因素
信号强度(S)
从BEER定律可看出
样品的种类 样品浓度及进样的体积 检测池的长度
噪音 1AU
所使用的波长，检测器的 时间常数
.25AU 10% 1%
噪音(N)
流动相 S/N = 1/0.1=10 S/N = 0.25/0.01 = 25 所使用的波长，灯的能量 检测器的时间常数 非检测器因素 - 电噪音，泵脉动等
AUFS
调正满刻度量程
对积分输出无作用
Filter
调正滤波参数
常设为∶1.0
Auto Zero
自动调零
486的Diagnostics操作 486的Diagnostics操作
Diag.
按此键后，进入Diagnostics状态
面板下面一行显示∶ddd，按相应的数字可进行不同 的校正，常用的如下∶(详细参见操作手册)
With sample
S R
To Amplifier
410及2410的日常操作 Waters 410及2410的日常操作
调整检测器内、外(如有柱温箱)温度 以5ml/min的流速“purge”参比池五分钟
不接色谱柱！
视室温变化大小，需较长时间的平衡 参数设置按文献值或实验决定 通常410可以在白天结束工作 后不关机，节省第二天的平衡 时间，保持0.1到0.5ml/min的 流速
BEER定律 Beer's Law - BEER定律
光能量∶
P0 = 透过溶剂的光能量 P = 透过样品的光能量
A
B
光通量(透过率%)∶T=P/P0 吸光度∶ A = -log(T)= log(P0/P) 吸光度 = 单位吸光度 × 流动池长度 × 溶液浓度
即∶ A = abc
* 吸光度 AU 透过率 % * * * * 浓度 * * * * * 浓度
操作极为简便 不需费神选择参 比波长及其带宽
Waters 996 的操作
996需同2010一起工作
所有的操作在2010上完成
2010 996
示差折光检测器
Differential Refractive Index Detector
No sample
Baidu Nhomakorabea
S R
LAMP
LED or Incandescent